揭秘“打印”过程原理
3D打印机的成型技术与喷墨式平面打印技术类似,也是在平面上喷原料,不同的是,3D打印机需要喷很多薄层的原料才能使之成为最后的立体成品。
以现在Stratasys公司研发的基于FDM技术的快速成型机为例。首先,它会将电脑中的模型数据导入3D打印机的控制软件,而后生成支撑材料和加热喷头运动轨迹。这时,加热喷头会根据电脑中模型的横截面轮廓信息做平面运动,原材料也会输送到加热喷头,经过加热熔化后成半液态挤压出来,涂在工作平台上。快速冷却后平台上就会形成一层约0.1mm厚的薄片轮廓。这就完成了一个薄层。如此类推,打印机在完成了足够多的薄层后,成品就会“出炉”了。
与传统的3D打印机相比,FDM的快速成型机拥有两个加热喷头,工作效率较高,而且采用的原料多为聚碳酸酯等,在制作工作中,不会产生污染气体,更重要的是,它“打印”出来的成品精准率极高。
3D打印机和普通的复印机并无太大不同。3D打印的原理也很简单:首先将一项设计物品转化为3D数据,然后根据这些数据进行逐层分切打印。说得简单一点,3D打印是断层扫描的逆过程,断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片,3D打印则是一片一片地打印,然后叠加到一起,成为一个立体物体。
只是3D打印机使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。这些粉末在打印过程中会被一种特制的胶水逐层黏合、固化,并不断叠加,最终形成一个完整的立体物品。恩里科·迪尼发明的打印机使用的材料是沙子。当打印机开始工作时,它的上千个喷嘴会同时喷出沙子和一种镁基胶。这种特制的胶水会将沙子黏成像岩石一样坚固的固体,并形成特定的形状,然后只需要按照预先设定的形状,一层层喷上这种材料,最终就可以“打印”出一个完整的雕塑,甚至一座教堂建筑。恩里科·迪尼设想,如果这种打印机能使用月球尘土为材料,应该就可以在月球上使用这种打印机,快速地建造出人类的月球基地。
能制造出以上成品的3D打印机价格并不便宜,他们从一万美元到十万美元不等。不过,这种价位与它们带来的经济效益可谓九牛一毛。要知道,甚至有人想用3D打印机来造房子。